제조공장에서 Dmls 생산량을 확장하는 비용 효율적인 전략

금속 3D 프린팅을 추가하는 것은 특히 직접 금속 레이저 소결 (DMLS), 제조 공장에 생산 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 그러나, DMLS 효율적이고 비용 효율적인 전략 계획 및 구현을 필요로합니다. 이 문서는 비용 제어를하면서 DMLS 작업을 최적화하는 핵심 전략을 탐구합니다. 복잡한 금속 부품의 수요는 항공 우주, 의료, 자동차 분야, 제조업체가 부적 인 접근법을 채택하여 용량을 늘리기없이 확장 할 수 있습니다.

DMLS 및 그 이점 이해

DMLS는 고출력 레이저를 단단한, 고강도 부속으로 소결 금속 분말 입자에 이용하는 첨가물 제조공정입니다. 전통적인 subtractive 방법과는 달리, DMLS는 3D 모형에서 층에 의하여 직접 건축합니다. 이 기술은 주물 기계로 가공하는, 디자인 융통성을 제안하고, 주문 또는 저량 부속의 급속한 생산을 위해 90 까지 %까지, 그리고 허용하 원료 낭비를 감소시킵니다. 중요한 기업은 DMLS를 레버리지를 포함합니다:

Aerospace: 경량 브래킷, 연료 노즐, 내부 냉각 채널을 가진 터빈 블레이드.
의료: 환자별 임플란트, 외과용기, 치과용제.
Automotive: 커스텀 툴링, 지그, 고성능 엔진 부품.
Oil & Gas: 가혹한 환경에 대한 내구성 부품, 리드 타임을 감소.

생산량 증가로, DMLS는 기계 이용, 물자 취급 및 포스트 가공에 있는 도전을 소개합니다. 주의깊게 계획 없이, 비용은 빨리 escalate 할 수 있습니다, 기술의 본질적인 이점을 부식하.

비용 효율적인 스케일링을 위한 핵심 전략

효과적인 스케일링은 하드웨어 투자, 디자인 최적화, 워크플로우 자동화 및 소프트웨어 도구의 조합을 필요로 합니다. 다음 전략은 비용 제어 성장을위한 프레임 워크를 형성합니다.

모듈 및 확장 장비에 투자

모듈식 아키텍처를 가진 DMLS 기계를 선택하면 제조업체가 단일 단위로 시작하며 용량을 증가시킬 수 있습니다. EOS 또는 ]3D Systems와 같은 많은 현대 시스템, 필요한대로 활성화 될 수있는 여러 레이저 모듈을 지원합니다. 이 접근법은 상향 자본 지출을 줄이고 idle 용량을 지불하는 것을 방지합니다. 장비를 선택하면 일반 장비의 기본 구성 요소 및 유지 보수를 단순화하고 일반 장비의 교체를 단순화합니다.

첨가제 제조에 대한 부품 설계 최적화

DMLS 공정에 특히 적합한 부품을 극적으로 낮추는 비용. 주요 설계 규칙은 다음과 같습니다.

45도 미만의 자기 지원 오버행에 대한 동양 부품에 의해 지원 구조를 최소화합니다.
부품의 수직 또는 스택 빌드를 사용하여 높이를 줄입니다.
힘 유지를 위해 물자 사용법을 삭감하는 격자 또는 빈 구조.
조립 비용을 제거하기 위해 단일 인쇄 조립에 여러 구성 요소를 결합합니다.

디자인 단계에서 초기 시뮬레이션 소프트웨어를 적용하면 인쇄, 평가판 실행 및 낭비 빌드를 줄이기 전에 열 응력 및 왜곡 점을 식별할 수 있습니다. Simulia 또는 Simufact]와 같은 도구는 부분 행동을 예측하고 스캔 전략을 최적화 할 수 있습니다.

Process Automation의 구현

자동화는 노동 비용을 줄이고 여러 지역에 처리량을 증가시킵니다.

Powder 처리: 자동화된 sieving, 혼합 및 재활용 시스템은 운영자의 개입을 최소화하고 오염 위험을 줄일 수 있습니다.
Build removal: Robotic arm 또는 Conveyor 시스템은 챔버에서 완성된 빌드를 추출할 수 있으며, 가동 중단 시간을 줄입니다.
Post-processing: 자동화된 지원 제거 역, CNC 청소 세포 및 로봇 연마 팔 손잡이 반복적인 끝마무리 작업.
Inspection: 머신 비전 시스템 및 인라인 센서는 생산이 늦어지지 않고 결함을 검사합니다.

부품 자동화와 같은 자동화된 분말 회수는 높 부피 환경에서 15-30 %의 퍼 파트 비용을 낮출 수 있습니다.

재료 및 공정 표준화

생산에서 사용되는 금속 합금의 수는 재고 복잡성, 분말 관리 오버 헤드 및 운영자 교육을 감소시킵니다. 의료 및 항공 우주, 일반 목적을위한 316L 스테인레스 스틸 및 경량 자동차 부품을위한 AlSi10Mg과 같은 주문형 재료의 작은 세트에 초점. 표준 설계 제조 제조 제조 제조 법, 후 처리 워크 플로우 및 재료 그룹 내에서 모든 부품에 적용하는 품질 체크 포인트. 표준화 단순화 된 스케일링 작업자가 상호간에 이동할 수 없기 때문에 조정 가능.

Leverage Simulation 및 모니터링 소프트웨어

소프트웨어 도구는 두 가지 중요한 역할을합니다. 사전 인쇄 시뮬레이션 및 처리 모니터링. 시뮬레이션은 녹 풀 동적, 온도 윤활제를 예측하고, 잔여 스트레스를 다시 구현하고 엔지니어가 첫 번째 층 전에 매개 변수를 조정하는 것을 가능하게합니다. 이것은 테스트 빌드 및 재료의 수를 매개 변수 최적화에 낭비합니다. 용해 풀 카메라 또는 열계와 같은 공정 모니터링 시스템은 실시간 피드백을 제공합니다. 탈선이 발생하면 시스템은 일시적 인 매개 변수를 일시적으로 포장하거나 조정 할 수 있으므로, 매개 변수를 조정 할 수 있으므로, 특히 문제가 발생하지 않도록 돕는 것이 중요합니다.

고급 비용 관리 기술

기본 전략을 넘어, 몇몇 틈새 기술은 제조 업체가 스케일링 동안 더 깊은 비용 절감을 달성하는 데 도움이됩니다.

In-Situ 품질 모니터링

건축 약실에서 직접 간격 감지기는 레이저 힘, 검사 속도 및 분말 퍼지는의 닫히는 반복 통제를 허용합니다. 이 접근법은 증가 처리량, 부분 질은 일관된 남아 있는 것을 보증합니다. Additive 제조 기술 같이 회사는 층 층 층 층 층에 의하여 결점 탐지를 추가하는 기존하는 DMLS 기계를 위한 개조를 제안합니다. 처음 투자가 온건하더라도, 끝 가동 검사 비용 및 스크랩 비율은 신속하게 경비를 상쇄합니다.

Nested Builds 및 배치 최적화

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물자 재생과 분말 관리

금속 분말은 뜻깊은 진행비입니다. 닫히는 반복 분말 재생 체계를 사용하여 각 건축 후에 사용되지 않는 분말의 95%까지 recapture 할 수 있습니다. 그러나 재사용한 분말은 입자 크기 배급을 위해 sieved 그리고 분석되어야 하고 부분 질을 유지하기 위하여 산화를 억제합니다. 몇몇 제조자는 견실함을 유지하기 위하여 재생한 분말을 가진 신선한 분말의 작은 백분율을 혼합합니다. 튼튼한 분말 수명주기 의정서를 설치해서, 물자 비용은 생산 경사로로 조차 지배할 수 있다는 것을 보증합니다.

품질 관리

사기는 긴요한 동안 질을 유지해서. 엄격한 품질 보증 없이, 빠른 생산에서 비용 저축은 rework 또는 긁기에 의해 밖으로 닦을 수 있습니다. 중요한 측정은 다음을 포함합니다:

Regular Calibration: Laser power meter, galvo 정확도 시험, 온도 교정은 엄격한 일정을 따르고, 상당히 자동화되어야 합니다.
Statistical process control (SPC): 각 구조에서 데이터를 수집합니다 (예를들면, 부유물, 밀도, 표면 거칠기) 동향을 식별하고 일찍 드리프트를 감지합니다.
Non-destructive Testing: 생산 단위를 소모하는 파괴적인 테스트를 피하기 위해 중요한 부분을 위한 CT 스캐닝 또는 초음파 검사를 전갈하십시오.
Traceability: Unique part serial number, build log, and material batch tracking enable root issues arise.

품질 관리 인프라에 투자하기 일찍 공급 체인에 진입하여 비 오염 부품을 방지하고 브랜드 명성과 고객 계약을 보호합니다.

공급망 및 인력 고려

DMLS 생산도 공급 체인 및 인력에 전략적 변화를 필요로 합니다.

공급 체인

다중 분말 공급 업체: 단일 금속 분말 공급 업체에 의존하는 위험을 생성합니다. 각 합금에 대한 최소 2 공급 업체를 자격으로 경쟁력있는 가격과 공급의 연속성을 보장 할 수 있습니다.
Local powder Blending: 일부 제조업체는 원소 분말에서 자신의 합금을 혼합하여 특수 공급 업체에 의존도를 줄이고 재료 특성에 대한 제어를 제공합니다.
Spare 부품 재고: 레이저 다이오드, 가스 재순환 필터, 와이퍼 블레이드와 같은 재고 중요한 예비물은 스케일링 동안 장시간을 피하기 위해.

작업 힘

Cross-training: 여러 기계 및 포스트 처리 스테이션에 열차 연산자를 통해 유연성을 높이고 병목을 줄일 수 있습니다.
Design Education: DMLS-specific DFAM 설계 엔지니어에게 지속적인 교육을 제공 ( 첨가제 제조를 위한 디자인) 원칙을 지속적으로 개선하는 부품 비용.
부분 전문가: 복잡한 분석 작업(예: 시뮬레이션, CT 해석)을 위해, 계약 전문가를 대체할 경우, 영구 고용을 요구할 수 있습니다.

DMLS 스케일링의 미래 방향

향후 몇 년 동안 더 많은 비용을 절감하는 기술을 가져올 것입니다 :

Multi-laser 병렬 처리: 4개 이상의 레이저를 가진 기계는 50% 이상에 의하여 건축 시간을 감소시킬 수 있습니다, 큰 배치를 위해 특히 당 부분 비용을 떨어지.
공정 열처리: 일부 DMLS 플랫폼은 이제 별도의 응력 완화 사이클을 제거하기 위해 유도 가열 또는 레이저 재 용융 단계 통합.
] 파라미터 최적화에 대한 인공지능:] 머신러닝 알고리즘은 이전 빌드 데이터를 분석하여 새로운 부품에 최적의 설정을 권장하며, 평가판 구축을 감소시킵니다.
Wire 기반 금속 인쇄 : 더 큰 부품의 경우, 와이어 아크 첨가제 제조 (WAAM)과 DMLS를 결합하는 하이브리드 시스템은 낮은 재료 비용으로 멀티 소재 빌드를 허용합니다.

이 개발에 대한 정보를 제공 하는 제조업체 계획 그들의 자본 투자 비용 절감 추세와 일치 하는.